苗尾水电站喷射混凝土厚度检测移交报告-物探中心(昆明院)

报告编号：WT-GGQ-2010-02

云南省澜沧江

苗尾水电站

喷射混凝土厚度检测移交报告

（征求意见稿）

中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院

功果桥水电站物探检测项目部

二○一○年五月

报告审查人：报告校核人：报告编制人：主要检测人：

目录

1 概况 (1)

2 质量评定依据及标准 (2)

3 检测技术与方法 (2)

3.1 检测原理 (2)

3.2 现场检测技术与方法 (4)

4 资料解释 (5)

5 检测成果及评价 (5)

6 结论 (8)

1 概况

受华能苗尾·功果桥水电工程建设管理局委托，中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院功果桥水电站物探检测项目部于2009年12月18日首次对苗尾水电站开展喷射混凝土厚度检测工作，至2010年4月底共完成喷射混凝土厚度检测；检测工程部位涉及导流洞工程（1#、2#导流洞洞身各导流洞施工支洞及进出口边坡）、高线公路工程回槽子隧道、改线公路第一合同段鲁羌隧道三个工程部位；混凝土厚度共检测6415点，49个单元，检测结果均一次性达到合格标准；具体统计分析情况祥见表1-1。

表1-1 苗尾水电站喷射混凝土厚度检测成果分检测单元统计表

2 质量评定依据及标准

（1）质量评定依据：

a 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；

b 《水电水利工程物探规程》（DL/T 5010-2001）；

c 相关工程设计文件中标明的施工技术质量要求；

d 华能功果桥水电工程筹建处发布的《功果桥水电站物探检测实施细则（试行）》。

（2）具体标准见表2.1：

3 检测技术与方法

3.1 检测原理

地质雷达方法是利用发射天线向地下介质发射广谱、高频电磁波，当电磁波遇到电性（介电常数、电导率、磁导率）差异界面时将发生折射和反射现象，同时介质对传播的电磁波也会产生吸收滤波和散射作用。用接收天线接收来自地下的反射波或折射波并做记录，采用相应的雷达信号处理软件

进行数据处理，然后根据处理后的数据图像结合工程结构及地球物理特征进行推断解释。地质雷达的检测原理示意图见图3.1-1。

探地雷达技术是研究高频（107Hz ～109 Hz ）短脉冲电磁波在地下介质中的传播规律的一门学科。在距场源r 、时间t 、以单一频率ω振动的电磁波的场值P 可以用下列数学公式表示：

）

1-.13（ ?

?? ?

?

--=νωr t j e

P P

式中：P —电磁波的场值；

图3.1-1 地质雷达检测原理示意图

ω—角频率；

t —时间；

v —电磁波速度；

v

r —r 点的场值变化滞后于源场变化的时间。

因为角频率ω与频率f 的关系为f πω2=，波长f

v =

λ，式3.1-1可以表示为

()

）（21.3 2-==--?

?

? ??

--kr t j fr t j e

P e P P ωνπω

其中

λ

π

2=

k

式中：k —相位系数，也称传播常数；

f

—频率；

λ—波长。

k

是一个复数，从Maxwell 方程中可推导出：

）31.3(-??

?

?

?

+=ωσεμω

j

k

式中：μ—磁导率；

ε—介电常数；

σ—电导率。

上式中的ε、μ、σ与围岩的介电常数、磁导率和电导率直接相关，与围岩的岩性、完整性、风化程度、含水量等有间接、密切相关。

若将式3.1-3写成βαj k +=，则有

）41.3（1

1212-???

?

??+??

? ??+=ωεσμεωα

）513.（11212

-???

?

?

?-??

? ??+=ωεσμε

ωβ

将基本波函数r

r

j jkr

e

e

e

βα-?=代入电磁波表达式3.1-2则有

()

6）-.13（r

r t j e

e

P P βαω---?=

式3.1－4～式3.1－6中：

α—相位系数，表示电磁波传播时的相位项，波速的决定因素；

β—吸收系数，

表示电磁波在空间各点的场值随着离场源的距离增大而减小的变化量。

介质电磁波速度v 的计算公式为

）7-.13 （α

ων=

常见混凝土及岩土介质一般为非磁介质，在探地雷达的频率范围内，一般有

1<<ωε

σ，于是介质的电磁波速度近似为

）81.（3

-=

ε

νc

式中：c —电磁波在真空中的传播速度，c=0.3×109m/s 。

当雷达波传播到存在介电常数差异的两种介质交界面时，雷达波将发生反射，反射信号的相对大小由反射系数R 决定，R 表达式如下

）

9-13.（ 2

121εεεε+

-=

R

式中：1ε—上层介质的介电常数；

2ε—下层介质的介电常数。

有了反射界面，就可采用探地雷达进行反射法探测。根据反射波的到达时间及已知的波速，可以准确计算出界面位置。根据雷达波振幅的大小和相位，从已知的上层介质的介电常数出发，可以计算出下层介质的介电常数，推测其物理特征并做出最终的工程和地质解释。

3.2 现场检测技术与方法

现场检测时，通过如下方法保证检测质量：

（1）采用连续剖面法检测时，水平向（沿剖面方向）检测密度不少于100道/m 。 （2）检测过程中尽可能使天线与混凝土表面耦合良好，移动速度均匀，并每隔1.5m 做1次距离标记。

（3）每天的检测工作按总工作量的10%进行复检，复检数据图像与初检数据图像特征（异常形态和位置、反射界面起伏和深度情况等）对应良好、整体一致性好为检测数据质量合格，否则为不合格。发现有不合格的检测数据，应在查明原因并解决后进行复检。

4 资料解释

苗尾水电站工程资料解释按以下步骤和原则进行：

（1）对现场采集到的原始数据进行预处理，包括删除无用数据道、水平比例归一化、编辑各类标识、编辑起止桩号等。

（2）根据实际需要对信号进行增益调整、频率滤波、空间滤波（道平均和道间差）、点平均等处理，以达到突出有效异常，消除部分干扰等目的。

（3）结合工程地质情况、结构特征和地球物理特征，通过现场复核、筛选干扰异常，在原始图像上通过反射波波形、能量强度、反射波初始相位、反射界面延续情况等特征判断识别和筛选异常（有效反射界面），确定异常体的性质、规模等。

（4）读取各导常点的界面反射波到达时间t，根据异常延伸长度确定异常水平向规模；

（5）求取各导常点埋深h=v×t/2，得到混凝土厚度、导常体的垂向规模等信息。

5 检测成果及评价

苗尾水电站工程喷射混凝土厚度检测统计详见表1-1，单元检测成果及评价详见表5-1～表5-2。

表5-1苗尾水电站导流洞工程喷射混凝土厚度检测成果表

表5-2苗尾水电站高线公路、改线公路第一合同段喷射混凝土厚度检测成果表

6 结论

苗尾水电站喷射混凝土厚度检测工作，至2010年4月底共完成喷射混凝土厚度检测6415点，共检测49个单元，检测结果均一次性达到合格标准；具体的各分部工程评价如下：

（1）导流洞工程（1#、2#导流洞洞身各导流洞施工支洞及进出口边坡）共完成喷射混凝土厚度检测3712点，共检测28个单元，已检测喷射混凝土厚度结果均一次性达到合格标准；

（2）高线工程回槽子隧道共完成喷射混凝土厚度检测490点，共检测4个单元，已检测喷射混凝土厚度结果均一次性达到合格标准；现阶段已检测的里程范围（桩号）为DK1+570～DK1+642、DK1+738～DK1+767。

（3）改线公路第一合同段鲁羌隧道工程共完成喷射混凝土厚度检测2213点，共检测17个单元，已检测喷射混凝土厚度结果均一次性达到合格标准；现阶段已检测的里程范围（桩号）为PK2+333～PK2+566。